控制系統(tǒng)CAD

前言

本書自2004年6月初版發(fā)行以來，已被多所院校選作教材使用，印刷多次，取得了良好的教學效果。為了適應新世紀高素質科技人才培養(yǎng)的需要，根據(jù)近幾年教學實踐的體會，結合廣大學生和有關教師的反饋意見，對原書的知識體系、軟件平臺版本、例題與習題等方面作了認真地分析和研究，決定在保持原書特點的基礎上，對本書進一步修改與充實，主要修訂情況如下：1.由于MATLAB的軟件升級，以MATLAB R2007a為平臺，修訂了全書的相關內容與應用平臺。2.對本書涉及到自動控制理論方面的基本理論和知識作了進一步的充實與說明。3.對原書第5章和第2章重復的內容作了刪減，各章后面增加了習題。4.對全書的內容、格式、例題的形式和章節(jié)的編號等作了統(tǒng)一編排，錯誤地方做了更正。5.為了便于課堂多媒體教學，第2版增加了電子課件及光盤，供任課教師選用。本書的修訂是在原書作者張晉格、陳麗蘭、李曉秀等同志集體討論的基礎上。由陳麗蘭主要執(zhí)筆，由張晉格最后定稿的，馬立勇同志也參加了部分修訂工作，為各章后面提供了部分習題。梁景凱、管萍教授任主審，提出了許多寶貴意見，在此表示衷心的感謝。雖然各位編寫老師做了許多細致的工作，但錯誤與不妥仍在所難免，懇請讀者批評指正，以便今后做進一步的修訂與完善。

內容概要

本書以MATLAB為工具，系統(tǒng)地闡述了控制系統(tǒng)CAD的有關概念，概括了控制系統(tǒng)分析與設計中的主要內容。全書共分7章，第1～2章從應用角度介紹了MATLAB語言的基礎知識和控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)以及仿真工具Simulink的使用方法；第3～6章按照控制理論體系，依次講述了如何利用MATLAB和Simu|ink進行控制系統(tǒng)的模型建立、特性分析、時域響應分析和復頻域分析等；第7章介紹了控制系統(tǒng)的頻域設計法和狀態(tài)空間設計法、系統(tǒng)仿真以及結果分析等。

書籍目錄

第2版前言第1版前言第1章　概述  1.1　控制系統(tǒng)CAD的發(fā)展概況  1.2　系統(tǒng)、模型與仿真    1.2.1  系統(tǒng)    1.2.2　模型    1.2.3　仿真  1.3　控制理論與控制系統(tǒng)CAD  習題1第2章　MATLAB與Simulink簡介　2.1　MATLAB的基礎知識    2.1.1  MATLAB語言系統(tǒng)    2.1.2　MATLAB的運算    2.1.3　MATLAB的繪圖    2.1.4　MATLAB循環(huán)與轉移控制　2.2　MATLAB的控制系統(tǒng)工具箱函數(shù)  　2.2.1　模型建立函數(shù)  　2.2.2　模型轉換及參數(shù)獲取函數(shù)　  2.2.3　模型特性函數(shù)  　2.2.4　時域響應函數(shù)　  2.2.5　頻域響應函數(shù)  　2.2.6　根軌跡函數(shù)　  2.2.7　估計器／調節(jié)器設計函數(shù)　2.3　仿真工具Simulink簡介　  2.3.1　Simulink界面　  2.3.2　控制系統(tǒng)動態(tài)結構圖模型建立　  2.3.3　利用Simulink進行數(shù)字仿真　習題2第3章  控制系統(tǒng)的數(shù)學模型　3.1　系統(tǒng)建模的方法　  3.1.1　解析法建立數(shù)學模型　  3.1.2　實驗法建立數(shù)學模型　3.2　數(shù)學模型的幾種形式及模型間的轉換　  3.2.1　數(shù)學模型的形式　  3.2.2　模型之間的轉換  3.3　復雜模型的處理方法    3.3.1  Simulink建模方法    3.3.2　非線性系統(tǒng)的線性化  習題3第4章　控制系統(tǒng)的特性分析  4.1　穩(wěn)定性分析    4.1.1　直接求根判定系統(tǒng)穩(wěn)定性    4.1.2　繪制系統(tǒng)零點、極點圖判定穩(wěn)定性    4.1.3　Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)  4.2　能控能觀性分析    4.2.1　能控能觀性判定    4.2.2　能控性和能觀性的對偶關系    4.2.3　系統(tǒng)的結構分解    4.2.4　狀態(tài)空間表達式的能控標準型和能觀標準型    4.2.5  能控性和能觀性與傳遞函數(shù)之間的關系  習題4第5章　控制系統(tǒng)的時域分析  5.1  控制系統(tǒng)時域響應解的表達    5.1.1　線性系統(tǒng)的數(shù)學模型    5.1.2　線性定常系統(tǒng)時域響應解    5.1.3　非線性系統(tǒng)時域響應  5.2　階躍響應分析    5.2.1　暫態(tài)響應性能指標    5.2.2　穩(wěn)態(tài)響應性能指標    5.2.3　基于MATLAB的時域特性分析  5.3　脈沖響應分析    5.3.1　基于MATLAB的脈沖響應分析    5.3.2　MATLAB中的圖形工具LTI Viewer   5.4　二階系統(tǒng)分析    5.4.1　二階系統(tǒng)的單位階躍響應    5.4.2　二階系統(tǒng)的單位脈沖響應……第6章　復頻域分析第7章　控制系統(tǒng)設計方案附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.2系統(tǒng)、模型與仿真在控制系統(tǒng)CAD技術中，仿真技術一直是被研究的熱點問題，由于simulink是面向對象的模型化組態(tài)軟件，因此，它與MATLAB的集成好似如虎添翼，并將控制系統(tǒng)CAD的水平推向一個新的階段。首先，我們引入與系統(tǒng)仿真技術有關的幾個概念。1.2.1系統(tǒng)在給“系統(tǒng)”一詞下定義之前，大家一定接觸過許多系統(tǒng)，如調速系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的物理規(guī)律、描述形式、處理方法以及規(guī)模各不相同，下面給出的定義雖然比較抽象，但是對于概括多種不同類型的系統(tǒng)或許有所幫助，同時便于進一步引出系統(tǒng)仿真的概念。所謂系統(tǒng)是相互聯(lián)系又相互作用著的對象的組合。根據(jù)系統(tǒng)的物理特征，通常可以將其分成兩大類：1）工程系統(tǒng)：如電氣、機械、化工、熱工等。2）非工程系統(tǒng)：如經(jīng)濟、管理、生態(tài)、社會等。盡管上述兩類系統(tǒng)的物理本質截然不同，但它們有共同的特征。（1）實體系統(tǒng)都是由相互聯(lián)系的實體組合而成的。例如，軋鋼機可以看成一個系統(tǒng)，它是由主傳動、軋輥、輥道等幾個實體有機組合而成的。若再細分一下，它的主傳動又可以看成一個系統(tǒng)（子系統(tǒng)），它是由晶閘管調速裝置、直流電動機、測速發(fā)電機、指令控制器等實體組成一個有機的整體。（2）屬性組成系統(tǒng)的實體所具有的任何有效特征，稱之為具有一定的屬性。如調速系統(tǒng)中電動機轉動的速度，加熱爐系統(tǒng)中的溫度偏差。閥門開口度等。（3）活動系統(tǒng)內部發(fā)生的變化過程稱為內部活動；系統(tǒng)外部發(fā)生的對系統(tǒng)產生影響的變化過程稱為外部活動（外部擾動）。例如，閥門開口度的變化是溫度系統(tǒng)的內部活動；電網(wǎng)電壓波動是電力拖動系統(tǒng)的外部活動。

編輯推薦

《控制系統(tǒng)CAD:基于MATLAB語言》：普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·普通高等教育電氣工程與自動化（應用型）規(guī)劃教材

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